JPH04296500A - プラズマ生成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ生
成方法及び装置に係り、半導体素子基板等の試料のマイ
クロ波プラズマを利用しての処理の均一化を図るのに好
適なマイクロ波プラズマ生成方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロ波生成技術は、例えば、
半導体プラズマプロセス技術（菅野著、産業図書発行、
ｐ１３９）に記載のように、マイクロ波を伝播する導波
管内に石英製の放電管を有し、外部磁場とマイクロ波電
界の作用により放電管内でプラズマを生成させるように
なっている。そして、該プラズマを利用して半導体ウェ
ハは処理される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マ
グネトロンを導波管に結合し、第３図に示すようなＴＥ
１１モードの電界を伝播させる。従って放電管内の電界
分布もＴＥ１１モードが現れ、放電管軸中央がやや高い
電界分布となる。従って、放電管内のプラズマから十分
拡散して試料の被処理面に到達するラジカル種に対して
は十分な均一性が保たれるが、拡散のやや不十分なイオ
ンに対しては幾分不十分な均一性となる。また、このた
め、試料の被処理面での処理速度や形状の制御も幾分不
十分なものとなる。

【０００４】本発明の第１の目的は、放電領域でプラズ
マを均一性良く生成できるプラズマ生成方法及び装置を
提供することにある。

【０００５】また、本発明の第２の目的は、試料の被処
理面での処理速度や形状の制御を均一性良く行うことが
できるプラズマ処理方法及び装置を提供することにある
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ＴＥ１１モードをテーパ管で大径化し、その際に導
波管内での位相速度に変化を与えて、放電領域に生じる
マイクロ波電界分布をより均一にするようにしたもので
ある。

【０００７】

【作用】図３、図４にＴＥ１１波の電界分布と断面０−
０’での電位分布を示す。図３に示すようにＴＥ１１波
は放電領域の中央に高い電界を有す。従って、中央付近
のマイクロ波の位相速度を遅らせ、ＴＥ１１モードから
ずらしてやることにより、電位分布を図２の実線で示す
ように補正し、放電領域全体に、より均一なマイクロ波
電界分布を得ることができる。

【０００８】従って、このような均一な分布を有するマ
イクロ波電界を用いることで、放電領域にはプラズマが
均一性良く生成される。

【０００９】また、このようなプラズマを利用して試料
の被処理面を処理することで、処理速度や形状の制御が
均一性良く行われる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１の有磁場型のマイク
ロ波プラズマ処理装置によって説明する。１はマグネト
ロンでありマイクロ波の発振源である。３〜６は、導波
管である。ここで、３は、矩形導波管であり、４は円矩
形導波管、５は円形導波管、６はテーパ管である。放電
室７は、例えば、純度の高いＡｌ等で作られており、導
波管の役目もしている。８は真空室である。９は放電室
７にマイクロ波を供給するための石英板である。１０、
１１はソレノイドコイルであり、放電室７内に磁場を与
える。１２は半導体素子基板（以下、ウェハと略）１４
を載置する試料台であり、バイアス用電源、例えば、Ｒ
Ｆ電源１３が接続できるようになっている。１５は放電
室７内にエッチング、成膜等の処理を行うガスを供給す
るガス供給系である。１６は放電室７内、真空室８内を
減圧排気するための真空ポンプ系である。

【００１１】尚、図１で、円形導波管５、テーパ管６、
石英板９、試料台１２の試料設置面は略同軸の中心軸を
有している。また、試料台１２の試料設置面でのウェハ
１４の設置は、例えば、機械的押付け力や静電吸着力等
を利用して実施される。また、試料台１２は、温度制御
手段（図示省略）を備え、該手段により試料台１２の試
料設置面に設置されたウェハ１２の温度は所定温度に調
節される。

【００１２】図１で、マグネトロン１は従来と同様に矩
形導波管３に取り付けられており、従って、ＴＥ１１モ
ードの電界を発生させる。また、テーパ管６もＴＥ１１
モードを拡大するようにテーパ角とテーパ長さが調整さ
れており、マイクロ波はテーパ管内をＴＥ１１モードで
進行しようとする。その際、本実施例では、石英板９が
曲率を持っているため、マイクロ波がプラズマ内を伝ぱ
んする際に中央と端では位相速度に差を生じ、中央ほど
遅れることになる。これにともなって、中央ほどＴＥ１
１モードからずれ、図２の電位分布（実線）に示すよう
に、断面０−０’で傾きのそろった電位分布、即ち、放
電室７全体でより均一な電界分布を得ることができる。 従って、放電室７内では、放電室７全体でより均一な分
布を有する電界とコイル１０、１１による磁場との相乗
作用により高密度のプラズマが均一性良く生成され、放
電室７内にプラズマから十分拡散してウェハ１４の被処
理面に到達するラジカル種並びに拡散がやや不十分なイ
オンそれぞれに対して十分な均一性が保たれる。

【００１３】本実施例では、次のような効果が得られる
。

【００１４】（１）ＴＥ１１モードを補正することによ
って、放電室全体でより均一な電界分布を得ることがで
きる。従って、放電室内では、放電室内全体でより均一
な分布を有する電界と磁場との相乗作用により高密度の
プラズマが均一性良く生成され、放電室内のプラズマか
ら十分拡散してウェハの被処理面に到達するラジカル種
並びに拡散がやや不充分なイオンそれぞれに対して十分
な均一性が保たれる。

【００１５】（２）ウェハ被処理面にプラズマ中のイオ
ン、ラジカル共に均一に到達してエッチング処理やデポ
ジション処理が行われる。特にエッチング処理ではイオ
ンの均一性が良くなるので、ウェハの被処理面内でのエ
ッチング速度の均一性並びにエッチング形状の均一性、
精密性が向上する。

【００１６】上記実施例ではプラズマ内でマイクロ波の
位相速度を半径方向に変化させたが、石英板９の厚みを
半径方向に変化させ、石英板９内でのマイクロ波の位相
速度を変化させても同様の効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、放電領域でのマイクロ
波電界分布をより均一にすることができ、プラズマを均
一性良く生成できる効果がある。

【００１８】また、従って、本発明によれば、プラズマ
中のイオンの分布もより均一になり、処理速度や形状の
制御をより均一に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例を示す有磁場型マイ
クロ波プラズマ処理装置の構成図である。

【図２】図２は、図１の放電室内のマイクロ波の電位分
布を示す図である。

【図３】図３は、ＴＥ１１モードの電気力線と電界分布
を示す平面模式図である。

【図４】図４は、ＴＥ１１モードの導波管内電位分布で
ある。

【符号の説明】

１…マグネトロン、３…矩形導波管、４…円矩形導波管
、５…円形導波管、６…テーパ管、７…放電室、８…真
空室、９…石英板、１０，１１…コイル、１２…試料台
、１４…ウェハ、１５…ガス供給系、１６…真空ポンプ
系。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＴＥ１１モードをテーパ管で大径化すると
   きに、導波管内で位相速度を変化させてマイクロ波電界
   を均一化することを特徴とするプラズマ生成方法。
2. 【請求項２】ＴＥ１１モードをテーパ管で大径化すると
   きに、導波管内で位相速度を変化させてマイクロ波電界
   を均一化する手段を設けたことを特徴とするプラズマ生
   成装置。
3. 【請求項３】前記均一化手段が放電管のマイクロ波導入
   室を構成する曲率を持った石英板で構成したことを特徴
   とする請求項２に記載のプラズマ生成装置。
4. 【請求項４】前記均一化手段を前記テーパ管内に設けた
   ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ生成装置。